LÍQUIDOS PARCIALMENTE MISCÍVEIS

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Universidade Federal de São João Del Rei
Curso de Bacharelado e Licenciatura em Química
EXPERIMENTO - 6 LÍQUIDOS PARCIALMENTE MISCÍVEIS
Data: 06/10/2023
Grupo
Alexia Fernanda Félix
Julia Luiza Takenaka
Lorena Resende Rodrigues
Matheus Martins Guedes
Raphael Resende Bretz
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1 - Dados Experimentais Obtidos na Aula
Tabela 1. Dados experimentais do sistema fenol/água.
Amostra Massa
Fenol (g)
Massa água
(g)
% m/m T1 (ºC) T2 (ºC) Tm (ºC) DP
1 10.005 4 71.4 42 43 42.5 0.5
2 10.005 5 66.7 51 49 50 1
3 10.005 8 55.6 65 63 64 1
4 10.005 12 45.5 72 73 72.5 0.5
5 5.024 7.5 40.1 69.1 69.2 69.15 0.05
6 5.024 9 35.8 68.7 68.5 68.6 0.1
7 5.024 12 29.5 68 68.2 68.1 0.1
8 5.024 15 25.1 67.8 66.6 67.2 0.6
9 5.024 18 21.8 64.7 65 64.85 0.15
10 2.507 12.5 16.7 62 63 62.5 0.5
11 2.507 16.5 13.2 58 58 58 0
12 2.507 22.5 10 45 44.8 44.9 0.1
13 2.507 29.5 7.8 31 31.5 31.25 0.25
Lorena
Retângulo
2 – Resultados e Discussões
A miscibilidade é uma característica conferida à mistura entre dois líquidos. Os líquidos
podem ser miscíveis, parcialmente miscíveis ou completamente imiscíveis, dependendo
da temperatura. No sistema fenol e água, eles podem ser miscíveis um ao outro em
determinadas temperaturas, mas dependendo da proporção entre eles utilizada. Por
exemplo, em temperatura ambiente, essas substâncias são parcialmente miscíveis, mas
quando a temperatura aumenta, formam uma substância homogênea.
As proporções utilizadas de fenol e água estão na Tabela 1. Assim, pôde-se construir o
diagrama de temperatura de solubilidade em função da porcentagem da massa de fenol,
como mostrado na Figura 1.
Figura 1. Diagrama de fases fenol/água.
Sabe-se que a temperatura crítica superior é a temperatura mais elevada em que pode
haver separação entre as fases. Ao analisar o diagrama, esta temperatura foi identificada
como 72,0 ºC. Comparando-se a temperatura crítica com o valor literário para esse
sistema, 65,85ºC, nota-se uma diferença razoavelmente pequena entre o valor
experimental e teórico, causado provavelmente por erros em medidas.
A quantidade de fases presentes em cada parte do sistema pode-se observar na curva de
miscibilidade. Quando a temperatura está abaixo da temperatura crítica, o sistema
apresenta duas fases líquidas, o que implica que os líquidos são parcialmente miscíveis.
Da mesma forma, quando a temperatura se encontra acima da temperatura crítica, o
sistema apresenta apenas uma fase líquida, o que indica que os líquidos se tornam
completamente miscíveis.
A energia potencial das moléculas é superada pela energia do movimento de agitação
térmica, ou seja, os dois componentes estão apenas em uma fase quando estão acima da
temperatura crítica. Assim, os pontos que estão acima da curva do diagrama de fenol e
água se encontram em seu estado total de miscibilidade em qualquer proporção, e
aqueles que se encontram abaixo dessa curva possuem as fases em seu estado
parcialmente miscível, ou seja, em um sistema com duas fases.
Pela dedução de Gibbs, pode-se obter a seguinte relação:
Equação I𝐹 = 𝐶 − 𝑃 + 2
Geralmente, os sistemas são formados por três componentes: pressão, temperatura e
fração molar, porém, no caso descrito, a temperatura foi fixada, transformando a equação
acima na equação apresentada a seguir:
Equação II𝐹 = 𝐶 − 𝑃 + 1
Dessa forma, quando abaixo da temperatura crítica, constituída por duas fases, o número
de graus de liberdade é 2. Por outro lado, acima da temperatura crítica, onde há apenas
uma fase, o número de graus de liberdade aumenta para 3.
A construção e análise do diagrama de fases possibilita determinar a composição do
sistema, bem como as quantidades relativas a cada fase. Pelo gráfico construído e
observando o sistema da amostra 9, a 30ºC, pôde-se determinar a composição e as
quantidades relativas das fases na amostra. Os resultados estão apresentados a seguir:
Figura 2. Diagrama de fases fenol/água com linha de amarração traçada no gráfico da
amostra 9.
A fim de determinar a composição do sistema, foi traçado no gráfico uma linha de
amarração, como pode ser visto no gráfico acima (figura 2), na temperatura de 30º. A
linha pontilhada marca a fração molar de Fenol no sistema da amostra 9. Utilizando-se da
Regra da Alavanca (equação III) é possível determinar a relação entre água e fenol na
amostra analisada.
Equação III
𝑚
𝐿1
𝑚
𝐿2
 = 
𝑙
𝐿2
𝑙
𝐿1
Pelos dados representados na Figura II, obtém-se que:
𝑚
𝐿1
𝑚
𝐿2
 = (71,4 − 21,8)(21,8 − 7,8)
𝑚
𝐿1
𝑚
𝐿2
 = 3, 5
Como análise adicional e forma de confirmação do resultado apresentado acima, o
sistema da amostra 9 foi deixado em repouso até o final da prática, foi possível então
analisar o volume final de cada fase da amostra como pode ser observado na figura a
seguir:
Figura 3. Sistema da amostra 9.
(Fonte: Próprio Autor)
O volume total final foi de 23 mL, sendo 4,7 mL de Fenol e 18,3 mL de água, obtendo uma
razão de 3,9. Valor muito próximo ao calculado anteriormente, onde a diferença de
valores pode ser atribuída a erros de observação.
3-Considerações Finais
Após conduzir todo o experimento, torna-se evidente que a temperatura
desempenha um papel crucial na miscibilidade de líquidos diversos. Isso se deve ao
aumento da energia térmica do sistema, o que, por sua vez, intensifica as interações entre
as moléculas presentes em cada composto. É através dessa energia ativa que ocorre a
alteração no estado físico do fenol, um fenômeno que pode ser claramente observado.
No decorrer do experimento, foi possível observar que o estado líquido dos
componentes, em momentos específicos e a determinadas temperaturas, pode ser
explicado pelo fato de que a entropia é minimizada quando a mesma quantidade de
energia está distribuída por todo o sistema. A curva de miscibilidade nos permitiu
identificar e visualizar a faixa de temperatura onde ocorrem fases distintas, tanto
homogêneas quanto heterogêneas.
Além disso, a aplicação da regra da alavanca possibilitou determinar a quantidade
de cada componente em termos de massa presente em pontos específicos do
experimento. Os cálculos indicam que a regra foi aplicada de maneira consistente.
Ao comparar os valores experimentais com o diagrama de fases fenol/água
disponível na literatura, observamos semelhanças em suas formas. Isso sugere que
alguns erros podem ter ocorrido durante o experimento, como a perda de calor para o
ambiente externo. No entanto, a concordância entre os dados indica que o experimento
foi conduzido conforme os objetivos propostos.